近年来,直接体绘制技术已经成为三维数据场可视化的一种重要方法。由于它不需要借助中间几何图元,直接将体数据绘制到二维图像屏幕上,能产生高质量的图像,能够清晰地显示物体内部结构的细节信息,因而被广泛应用到医学、气象学和地质勘探等领域。开展这方面的研究,具有重要理论意义和广阔的应用前景。直接体绘制技术涉及的面很广,研究需要多学科的知识,使这方面的研究变得非常困难。直接体绘制中影响图像效果的关键是传输函数的设计。传输函数将三维数据场的数据属性映射为光学成像参数,给每个要显示的体素相应的颜色和不透明度等,来显示我们关心的区域,隐藏那些我们不关心的区域。对用户来说,传输函数设计难度大,调节的参数多,设置参数难度大且费时。目前的传输函数主要存在如下的问题:缺乏数据场的统计分类指导信息,使传输函数设计存在盲目性。另外一个问题是缺乏直观、简洁的传输函数参数调节软件。本论文针对以上两个问题,进行深入探索与研究。主要工作如下:(1)提出了一种梯度变化的片段采样绘制方法。该方法有效地减少了采样后融合的次数和计算量,使光线投射算法绘制的速度提高,本方法在GPU上实现,绘制速度快。本文提出的两种传输函数设计,其绘制是采用梯度变化的片段采样绘制方法。(2)提出了一种按体数据信息的分类方法,该方法根据体数据进行统计,然后按标量值、梯度进行分类。采用该方法绘制的图像清晰,并可获得一些重要的体数据信息,帮助用户更精确地设置颜色及不透明度传输函数曲线。(3)开发了一种交互式的传输函数调节软件。采用VTK、Kwwidgets可视化开发包,在Visual Studio 2008上开发了该软件。主要包括体数据的导入、传输函数参数调节、梯度变化的片段采样绘制、图像显示等模块。该软件方便调节传输函数标量值颜色映射、梯度和不透明映射曲线,并且可以实现局部参数曲线的微调。